группы в этом случае экранируются противоионами, поставляемыми из среды. Такая экранировка очень стабильна; при изменении концентра­ ции NaCl в среде от 0.5 ммол. до 0.5 ммол. число ионов Na+, защищаю­ щих фосфаты, остается постоянным, поскольку в среднем 0.88 иона Na+ защищает каждую фосфатную группу сахарофосфатного остова повсю­ ду в этой области концентрации ионов. С другой стороны, параметры среды в физиологической области могут изменять эту экранировку (тип противоионного элемента и валентность, pH), а структурные переходы двойной спирали могут значительно модифицировать внутрифосфатные расстояния.

1.3.4. Электростатическое поле ДНК

Распределение электростатического потенциала вокруг ДНК явля­ ется важной физической характеристикой молекулы. Особенно важную роль оно играет в исследованиях конденсированных противоионов во­ круг ДНК [89-93], так же как и в исследованиях ДНК-ДНК [94,95]- и белок-ДНК-взаимодействий [96,97]. Образование кластеров из по­ ложительных и отрицательных зарядов на поверхности макромолекулы определяется не только их притяжением и отталкиванием, но и их ори­ ентацией и положением друг относительно друга, что в свою очередь может инициировать взаимную конформационную подгонку, приводя­ щую к более обширным контактам.

АЪ initio расчеты электростатического потенциала все еще остаются проблемой, не поддающейся решению. Многие годы даже приближен­ ное моделирование электростатического потенциала вокруг ДНК было затруднено из-за сложностей вычислений электростатического потен­ циала для длинных (> 100 пар оснований) фрагментов ДНК. Однако недавно в работах Камзоловой и соавторов [98,99] был предложен про­ стой метод расчета распределения электростатического потенциала для длинных (~ 1000 пар оснований) двойных цепочек, что позволило ис­ следователям совсем близко подойти к решению задачи о нахождении взаимосвязи между последовательностью оснований и распределением электростатического потенциала [100].

1.4. Полиморфизм

щи следующих параметров: (1) шаг Р, который определяется формулой

где п — число нуклеотидов в одном витке, a h — расстояние между соседними нуклеотидами вдоль оси спирали; (2) угол вращения спирали, который определяется формулой

Таким образом, для шага спирали получаем значение

а для угла вращения получаем величину

Кроме параметров Р и £, каждая спираль характеризуется направле­ нием вращения; таким образом, спирали могут быть правоспиральными и левоспиральными. Спираль ДНК, о которой шла речь в предыдущих разделах, является правоспиральной. Действительно, если посмотреть сверху вниз в любом направлении,'то каждая нить этой ДНК при уда­ лении ее от наблюдателя будет поворачиваться по часовой стрелке.

Двойная спираль кроме параметров Р, t и направления спирали мо­ жет быть охарактеризована шириной и глубиной желобков. Двойная спи­ раль имеет малый и большой желобки, находящиеся на боковой стороне пары оснований, повернутой по направлению к малому или большому углу, образованному между двумя C l'-N -связями пары оснований.

Параметры двойной спирали, описанные выше, не являются, одна­ ко, константами. Как показали данные рентгеноструктурного анализа [101, 102], они зависят от окружающей относительной влажности, при­ сутствия разнообразных катионов и количества удерживаемой соли. Та­ ким образом, можно было ожидать, что возможно существование многих различных видов или форм стабильной двухспиральной структуры ДНК. Такие формы были найдены и классифицированы в три основных семей­ ства: Р-семейство, с парами оснований, расположенными почти перпен­ дикулярно к оси спирали, с мелким большим желобком и глубоким ма­ лым желобком; А-семейство, обладающее глубоким большим желобком,